DETECTORS EPFL / CERN Visible and invisible light Lumière visible et invisible High energetic: Violet is the highest energetic light our eye can see. UV and X-ray detectors are capable of seeing beyond! Lumière haute énergie: Le violet est la lumière la plus énergétique que nos yeux détecte. Les capteurs UV et rayon X peuvent les voir! Low energetic: The red light is the lowest energetic light visible for our eye. IR cameras can see more! Our skin detects also IR (heat)! Lumière basse énergie: La lumière rouge est la lumière avec la plus basse énergie que nos yeux détecte. Les camera infra rouge peuvent la voir! What is light? Quest-ce que la lumière? Light is a wave: Low energetic light (infrared and microwave) shows often its wave character. La lumière est une onde: A basse énergie (infrarouge, micro-onde) la lumière se manifeste souvent comme une onde. CERN LHCCosmic rays Light is a particle: High energetic light (LHC experiments and cosmic rays), shows often its particle character. It is called a photon, it has no rest mass, travels with the speed of light and has a energy. La lumière est une particule: A haute énergie (LHC expériences et rayon cosmiques) la lumière montre souvent sa caractéristique corpusculaire. Est-ce que je suis un rayon X, un photon…? Ou un photon visible ? Pourquoi se faire tant de soucis ? Je ne suis même pas certain dêtre une onde ou une particule! m m m 0.001m1000m 1m G. Häfeli, Sep 2013

DETECTORS EPFL / CERN Generate visible light from high energetic particles! Génération de la lumière visible à partir de particules à haute énergie! High energetic particle Particule à haute énergie Particle produces light: Simulation of a high energy particle traversing a scintillating fiber. It produces hundreds of photons. Light propagates in the fiber. Production de lumière par une particule: Simulation dune particule à haute énergie traversant une fibre scintillante. Elle produit des centaine de photons qui se propagent dans la fibre. Scintillating light : Can be produced by molecules in plastic fibers. Energy conservation restricts light conversion: High to low energetic light ! La lumière scintillante: Elle peut être produite par des molécules dans le plastique. Conservation dénergie limite la production de lumière: Haute à basse énergie. Visible light is produced La lumière visible est produite How to detect scintillating light ? Comment détecter la lumière scintillante? Photo Multiplier Tube or semi conductor: The energy of the photon allows to liberate an electron. The 1 electron signal is amplified and converted to digital information (digital camera). Photo multiplicateur et semi conducteur: Lénergie du photon permet de libérer un électron. Le signal dun unique électron est amplifié et numérisé. Light Lumière Small number of photons Quelques photons Each cell can count one photon Chaque cellule compte un photon 0 photon2 photon4 photon6 photon8 photon measurements measures #photons Number of events Nombre d événements 10 photon Single photon counting? Comptage de photon unique? 1mm ~ 10cm Conversion of high energetic to low energetic light! Production de lumière de basse énergie par celle de haut énergie! Experiment: Try to produce scintillating light from a RED, GREEN or UV LED. What do you observe? Expérience: Production de la lumière scintillante avec une LED ROUGE, VERTE ou UV. Quobserve-t-on? 50 μ m High energy Low energy Optical fiber Fibre optique G. Häfeli, Sep 2013